연구배경: 우리나라 표층토양 중 원자력 발전소 주변 지역인 울진군을 중심으로 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 분포 현황을 조사하고, 토양 속 방사성핵종의 행동에 영향을 미치는 변수들과의 상관관계를 밝힘으로써 한국토양에 발생한 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 농도에 대한 기준자료 확보와 원자력시설 주변 환경영향 평가의 강화가 목적이다. 재료 및 방법: 원자력 발전소 인근 10 km이내의 지역 14곳에서 2011년 4월 표층토양 시료를 채취하였으며, 깊이에 따른 분포 조사를 위하여 40 cm 까지의 토양을 덕구, 후정, 매화 지역에서 채취하였다. $^{137}Cs$의 농도는 HPGe 감마분광시스템으로, $^{90}Sr$의 농도는 방사평형상태의 $^{90}Y$을 기체 유동식 비례계수기로 계측하였다. 결과 및 논의: 표층토양에서 $^{137}Cs$의 방사능농도는 $<0.479-39.6Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$(평균 $7.51Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$), $^{90}Sr$의 방사능 농도는 $0.209-1.85Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$(평균 $0.74Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$)이었다. 방사능비($^{137}Cs/^{90}Sr$)는 9.67로서 전지구적 초기 방사성 낙진의 1.75보다 큰 값을 보였는데, 이는 낙진 이후 $^{90}Sr$의 심층으로의 빠른 이동성 때문이다. 깊이에 따른 분포는, 덕구와 후정의 토양에서 $^{137}Cs$ 의 농도가 표층토양에서 가장 높고 깊이가 증가할수록 급격히 지수적으로 감소하는 경향을 보였으며, $^{90}Sr$의 방사능농도는 표층 및 깊이 30 cm 부근에서 높은 값을 보였다. 표층토양 방사능 농도와 표층토양 변수들(pH, 유기물함량, 입도)과의 선형 핏팅에서는 $^{137}Cs$ 방사능과 유기물함량 사이에 상당한 상관관계(결정계수$R^2=0.6$)가 있는 것으로 나타났다. 결론: 울진 토양의 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 방사능농도 범위는 한국 다른 지역의 값과 유사함을 확인하였고 $^{137}Cs$ 방사능과 유기물함량 사이에 상당한 상관관계를 확인하였다.
연구배경: 우리나라 표층토양 중 원자력 발전소 주변 지역인 울진군을 중심으로 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 분포 현황을 조사하고, 토양 속 방사성핵종의 행동에 영향을 미치는 변수들과의 상관관계를 밝힘으로써 한국토양에 발생한 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 농도에 대한 기준자료 확보와 원자력시설 주변 환경영향 평가의 강화가 목적이다. 재료 및 방법: 원자력 발전소 인근 10 km이내의 지역 14곳에서 2011년 4월 표층토양 시료를 채취하였으며, 깊이에 따른 분포 조사를 위하여 40 cm 까지의 토양을 덕구, 후정, 매화 지역에서 채취하였다. $^{137}Cs$의 농도는 HPGe 감마분광시스템으로, $^{90}Sr$의 농도는 방사평형상태의 $^{90}Y$을 기체 유동식 비례계수기로 계측하였다. 결과 및 논의: 표층토양에서 $^{137}Cs$의 방사능농도는 $<0.479-39.6Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$(평균 $7.51Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$), $^{90}Sr$의 방사능 농도는 $0.209-1.85Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$(평균 $0.74Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$)이었다. 방사능비($^{137}Cs/^{90}Sr$)는 9.67로서 전지구적 초기 방사성 낙진의 1.75보다 큰 값을 보였는데, 이는 낙진 이후 $^{90}Sr$의 심층으로의 빠른 이동성 때문이다. 깊이에 따른 분포는, 덕구와 후정의 토양에서 $^{137}Cs$ 의 농도가 표층토양에서 가장 높고 깊이가 증가할수록 급격히 지수적으로 감소하는 경향을 보였으며, $^{90}Sr$의 방사능농도는 표층 및 깊이 30 cm 부근에서 높은 값을 보였다. 표층토양 방사능 농도와 표층토양 변수들(pH, 유기물함량, 입도)과의 선형 핏팅에서는 $^{137}Cs$ 방사능과 유기물함량 사이에 상당한 상관관계(결정계수 $R^2=0.6$)가 있는 것으로 나타났다. 결론: 울진 토양의 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 방사능농도 범위는 한국 다른 지역의 값과 유사함을 확인하였고 $^{137}Cs$ 방사능과 유기물함량 사이에 상당한 상관관계를 확인하였다.
Background: For the purpose of baseline data collection and enhancement of environmental monitoring the distribution studies of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ in the soil of Uljin province was performed and the relation between surface soil activities and soil properties (pH, TOC and...
Background: For the purpose of baseline data collection and enhancement of environmental monitoring the distribution studies of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ in the soil of Uljin province was performed and the relation between surface soil activities and soil properties (pH, TOC and median of the surface soil) was analyzed. Materials and Methods: For 14 spots within 10 km from the NPP surface soil samples were collected and soils for depth profile were sampled for 3 spots in April 2011. Using ${\gamma}$-ray spectrometry with HPGe detector, the concentrations of $^{137}Cs$ were determined and the concentrations of $^{90}Sr$ were measured by counting ${\beta}$-activity of $^{90}Y$ (in equilibrium with $^{90}Sr$) in a gas flow proportional counter. Results and Discussion: The concentration ranges of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ were $<0.479-39.6Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$ (avg. $7.51Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$) and $0.209-1.85Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$ (avg. $0.74Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$) which were similar to the reported values from other regions in Korea. The activity ratio of $^{137}Cs$ to $^{90}Sr$ in surface soils was around 9.67, which is much bigger than the initial value of 1.75 for worldwide fallouts because of faster downward movement of $^{90}Sr$ after fallout than that of $^{137}Cs$. For depth profile studies soils were collected down to 40 cm depth for the locations of Deokgu, Hujeong and Maehwa. The $^{137}Cs$ concentration distribution of the first two showed maximum values at top soils and decreased rapidly in exponential manner, while $^{90}Sr$ showed two local maximum values for soils near top and about 30 cm depth. Through linear fittings between the $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ concentrations of surface soil and pH, TOC and median of the surface soil, the only probable relationship obtained was between $^{137}Cs$ and TOC (determination coefficient $R^2=0.6$). Conclusion: The concentration ranges of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ in Uljin were similar to the reported values from other regions in Korea. The only probable relationship obtained between activities and soil properties was between $^{137}Cs$ and TOC.
Background: For the purpose of baseline data collection and enhancement of environmental monitoring the distribution studies of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ in the soil of Uljin province was performed and the relation between surface soil activities and soil properties (pH, TOC and median of the surface soil) was analyzed. Materials and Methods: For 14 spots within 10 km from the NPP surface soil samples were collected and soils for depth profile were sampled for 3 spots in April 2011. Using ${\gamma}$-ray spectrometry with HPGe detector, the concentrations of $^{137}Cs$ were determined and the concentrations of $^{90}Sr$ were measured by counting ${\beta}$-activity of $^{90}Y$ (in equilibrium with $^{90}Sr$) in a gas flow proportional counter. Results and Discussion: The concentration ranges of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ were $<0.479-39.6Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$ (avg. $7.51Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$) and $0.209-1.85Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$ (avg. $0.74Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$) which were similar to the reported values from other regions in Korea. The activity ratio of $^{137}Cs$ to $^{90}Sr$ in surface soils was around 9.67, which is much bigger than the initial value of 1.75 for worldwide fallouts because of faster downward movement of $^{90}Sr$ after fallout than that of $^{137}Cs$. For depth profile studies soils were collected down to 40 cm depth for the locations of Deokgu, Hujeong and Maehwa. The $^{137}Cs$ concentration distribution of the first two showed maximum values at top soils and decreased rapidly in exponential manner, while $^{90}Sr$ showed two local maximum values for soils near top and about 30 cm depth. Through linear fittings between the $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ concentrations of surface soil and pH, TOC and median of the surface soil, the only probable relationship obtained was between $^{137}Cs$ and TOC (determination coefficient $R^2=0.6$). Conclusion: The concentration ranges of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ in Uljin were similar to the reported values from other regions in Korea. The only probable relationship obtained between activities and soil properties was between $^{137}Cs$ and TOC.
Sr의 깊이별 농도 변화 요인에 대해 좀 더 세밀한 분석에 관심을 가지고, 다양한 방면으로 심화분석을 시도하였다. 이를 위한 한 방법으로 우리나라 표층토양 중 원자력 발전소 주변 지역인 울진군을 중심으로 137Cs과 90Sr의 분포 현황을 조사하고, 토양 속 방사성핵종의 행동에 영향을 미치는 변수들과의 상관관계를 밝힘으로써 낙진에 의해 한국토양에 발생한 137Cs과 90Sr의 농도에 대한 기준자료와 원자력시설 주변 환경영향 평가의 기초자료를 얻는데 그 목적을 두었다.
제안 방법
본 연구에서는 환경모니터링 측면에서 토양 중 137Cs과 90Sr의 깊이별 농도 변화 요인에 대해 좀 더 세밀한 분석에 관심을 가지고, 다양한 방면으로 심화분석을 시도하였다. 이를 위한 한 방법으로 우리나라 표층토양 중 원자력 발전소 주변 지역인 울진군을 중심으로 137Cs과 90Sr의 분포 현황을 조사하고, 토양 속 방사성핵종의 행동에 영향을 미치는 변수들과의 상관관계를 밝힘으로써 낙진에 의해 한국토양에 발생한 137Cs과 90Sr의 농도에 대한 기준자료와 원자력시설 주변 환경영향 평가의 기초자료를 얻는데 그 목적을 두었다.
대상 데이터
토양시료의 채취는 2011년 4월 Fig. 1과 같이 울진 원자력발전소와 가까운 북면과 죽변면에 한정하여, 발전소와 인접한 지역에 대한 핵종 분포를 조사하기 위하여 면역 내에 있는 리 단위 13개의 지점(나곡리, 부구리, 후정리, 죽변리, 봉평리, 화성리, 신화리, 소곡리, 하당리, 중 리, 검성리, 상당리, 덕구리)을 선택하였다. 이는 모두 원자력 발전소 인근 10 km이내의 지역들이다.
데이터처리
측정시간은 약 86,000초로 하였다. 분석프로그램은 APTEC(APTEC Co., N. Tonawanda, NY)을 사용하였고, 이때 energy tolerance는 0.75 keV, abundance limit는 40 %, confidence level은 2σ로 하였다.
성능/효과
137Cs 방사능 농도의 깊이 분포는 교란이 없는 지역의 토양에서 표층토양이 여전히 높고 깊이에 따라 지수 함수적으로 감소하는 반면, 90Sr 방사능 농도의 깊이 분포는 교란이 없는 지역의 토양에서 낙진 당시의 핵종들이 깊이 30 cm 부근으로 많이 이동한 것을 확인하였다.
137Cs/90Sr 비는 초기 낙진에 의한 농도 비 1.7에 비하여 높은 9.67의 값을 보였으며, 이는 두 핵종의 토양 교질입자에 대한 흡착 용이성 차이에 의한 것과, 토양에 존재하고 있는 안정 strontium에 의해 시간경과에 따라 2가 이온인 strontium은 토양의 깊은 층으로 많은 이동을 하는 반면, 1가 이온인 cesium은 대부분이 여전히 표층토양에 존재하기 때문에 비는 점점 더 큰 값을 가지게 되는 것이다.
울진 표층토양에서 검출된 137Cs 및 90Sr의 방사능 농도는 과거 대기권 핵실험 및 주변국가의 원자력발전소 사고 등에 의한 영향으로 현재 전국토양에서 검출되고 있는 수준이며[1, 6] 원자력발전소에서 생성되는 134Cs와 같은 다른 인공 감마 동위원소가 검출되지 않았다는 점을 근거로 최근 원자력발전소 가동에 의한 영향이 아님을 판단할 수 있다.
후속연구
그 이유로는 토양교질입자에 대한 흡착용이성 차이에 의해 1가 이온인 cesium은 2가 이온인 strontium에 비해 잘 흡착, 고정되어 있으며 토양에는 이미 안정 strontium 및 calcium 등의 2가 이온들이 많이 존재하여 강우를 통해 토양으로 침적된 방사성 strontium이 유기물이나 무기물과 잘 결합하지 못하고 상대적으로 깊은 토양으로 이동하기 때문이다[8, 9]. 깊이 30 cm 토양에서 높은 값을 가지는 것은 낙진 당시의 핵종들이 해당 깊이만큼 이동한 것으로 보이나 좀 더 많은 연구들을 통한 확인이 필요하다. 비교지점인 매화에서는 역시 137Cs 과 유사하게, 깊이에 상관없이 비교적 비슷하고 작은 값이 나타났다.
Sr의 방사능과의 관계에서는 유의미한 결과를 얻지 못하였다. 토양에서의 방사능농도는 여러 변수들이 복합적으로 영향을 미치기 때문에 보다 신뢰도 높은 결과를 위해서는 추후 많은 연구가 필요할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대류권 및 성층권으로 방출된 방사성물질 중 지표면으로 낙하한 물질은 어떻게 되는가?
대류권 및 성층권으로 방출된 방사성물질은 장기간에 걸쳐 빗물과 함께 지표면으로 낙하한다. 이중 반감기가 비교적 짧은 핵종들은 대부분 이미 붕괴되었고, 비교적 반감기가 긴 137Cs (30.2 년)과 90Sr (28.8년), 그리고 Pu동위원소들은 아직도 방사성 낙진으로 환경시료에서 검출되며, 환경에서 오염수준은 시간과 지리적 위치에 따라 상당히 크게 변화된다 [2, 3].
원자력발전소 주변에 대한 환경방사능 조사가 실시되는 이유는 무엇인가?
원자력발전소 주변에 대한 환경방사능 조사는 법과 규정에 따라 주민이 발전소 가동으로 인해 추가로 받게되는 방사선량을 평가하고, 발전소 주변 환경에서 방사성물질의 축적 경향을 파악하며, 방사성물질의 배출에 의한 주변 환경의 영향을 판단하는 자료를 확보하기 위해 수행된다. 최근에는 환경보전에 대한 관심이 고조되고 원전주변 방사선 환경 안전에 대한 인식이 주요 문제로 대두되고 있어 법과 규정에 따른 조사 외에도 다양한 심층 조사가 필요하다.
울진의 원자력 발전소 가동 현황은?
최근에는 환경보전에 대한 관심이 고조되고 원전주변 방사선 환경 안전에 대한 인식이 주요 문제로 대두되고 있어 법과 규정에 따른 조사 외에도 다양한 심층 조사가 필요하다. 조사의 대상지역인 울진에는 현재 시설용량 95만kW급인 한울 1, 2호기와 100만kW급인 한국표준형 경수로발전소 3, 4, 5, 6호기가 가동 중에 있으며, 원자력 발전시설의 운전과 관련하여 원전 주변의 환경방사능을 지속적으로 감시할 필요가 큰 지역이다. "한국원자력안전기술원"의 평가 보고서에 의하면 이 지역에서의 환경방사능을 수년간 조사한 결과, 검출되는 137Cs과 90Sr은 원전으로부터 기인한다기보다는 전국에서 거의 유사한 수준으로 검출되는 원폭실험의 방사성 낙진에 기인한 것으로 보인다[1].
참고문헌 (10)
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